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国产机载激光雷达测深系统的波形处理方法

Waveform Processing Methods in Domestic Airborne Lidar Bathymetry System

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摘要

综合了已有的机载激光雷达测深系统的波形处理方法。基于国产多通道海洋激光雷达波形数据的多通道优势,运用去卷积、数值拟合和信号滤波等波形处理方法,针对不同类型的波形,提出了一套适用于国产硬件的波形处理方法。该方法可保证回波位置提取的稳健性。

Abstract

The existing waveform processing methods in the airborne Lidar bathymetry system are reviewed. Based on the multi-channel advantages of the domestic airborne Lidar bathymetry waveform data and by using the multiple waveform processing methods, such as deconvolution, numerical fitting and signal filtering, a set of waveform processing methods suitable for domestic hardwares is proposed as for different types of waveforms. This set of methods can ensure the robustness of waveform peak position extraction.

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补充资料

中图分类号:TN958.98

DOI:10.3788/lop55.082808

所属栏目:“激光雷达”专题

基金项目:国家重大科学仪器设备开发专项任务(2013YQ120343)、国家重点研发计划(2016YFC1400901)、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(QNYC201602)

收稿日期:2018-04-13

修改稿日期:2018-06-07

网络出版日期:2018-06-11

作者单位    点击查看

黄田程:国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室, 浙江 杭州 310012
陶邦一:国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室, 浙江 杭州 310012
贺岩:中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
胡善江:中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
俞家勇:山东科技大学测绘科学与工程学院, 山东 青岛 266590
李强:中国海监南海航空支队, 广东 广州 510310
朱云峰:中国海监南海航空支队, 广东 广州 510310
尹国清:中国海监南海航空支队, 广东 广州 510310
黄海清:国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室, 浙江 杭州 310012
朱乾坤:国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室, 浙江 杭州 310012
龚芳:国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室, 浙江 杭州 310012

联系人作者:陶邦一(taobangyi@sio.org.cn); 黄田程(njuhtc@163.com);

【1】Huang W J, Li S. The perfect scanning configurations of laser-based airborne hydrographic system[J]. Laser Journal, 2001, 22(6): 54-56.
黄卫军, 李松. 基于表面回波的机载激光测深系统的最佳扫描方案[J]. 激光杂志, 2001, 22(6): 54-56.

【2】Shi Z W, Yang F L, Liu X, et al. Brief airborne laser bathymetry system and its application in seabed classification[J]. China Water Transport, 2013(10): 292-295.
时振伟, 阳凡林, 刘翔, 等. 用简述机载激光测深系统及其在海底底质分类中的应用[J]. 中国水运, 2013(10): 292-295.

【3】Zhai G J, Wu T Q,Ouyang Y Z, et al. The development of airborne laser bathymetry, hydrographic surveying and charting[J]. Hydrographic Surveying and Charting, 2012, 32(2): 67-71.
翟国君, 吴太旗, 欧阳永忠, 等. 机载激光测深技术研究进展[J]. 海洋测绘, 2012, 32(2): 67-71.

【4】Zhai G J, Wang K P, Liu Y H, et al. Technology of airborne laser bathymetry[J]. Hydrographic Surveying and Charting, 2014, 34(2): 72-75.
翟国君, 王克平, 刘玉红, 等. 机载激光测深技术[J]. 海洋测绘, 2014, 34(2): 72-75.

【5】Ma L. Technical equipment for airborne Lidar bathymetry system[J]. Geomatics Technology and Equipment, 2003, 5(2): 39-42.
马兰. 机载激光测深的技术装备[J]. 测绘技术装备, 2003, 5(2): 39-42.

【6】Li K, Zhang Y S, Liu X D, et al. Study on airborne laser bathymetric system receiver field of view[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 35(7): 0701005.
李凯, 张永生, 刘笑迪, 等. 机载激光海洋测深系统接收FOV的研究[J]. 光学学报, 2015, 35(7): 0701005.

【7】Huang T C, Tao B Y, Mao Z H, et al. Utilization of multi-channel ocean LiDAR data to classify sea and land waveform[J]. Chinese Journal of Lasers, 2017, 44(6): 0610002.
黄田程, 陶邦一, 毛志华, 等. 基于多通道海洋激光雷达的海陆波形分类[J]. 中国激光, 2017, 44(6): 0610002.

【8】Yao C H, Chen W B, Zang H G, et al. Study of the capability of minimum depth using an airborne laser bathymetry[J]. Acta Optica Sinica, 2004, 24(10): 1406-1410.
姚春华, 陈卫标, 臧华国, 等. 机载激光测深系统的最小可探测深度研究[J]. 光学学报, 2004, 24(10): 1406-1410.

【9】Hu S Q, Zhou T H, Chen W B. Performance analysis and simulation of maximum ratio combining in underwater laser communication[J]. Chinese Journal of Lasers, 2016, 43(12): 1206003.
胡思奇, 周田华, 陈卫标. 水下激光通信最大比合并分集接收性能分析及仿真[J]. 中国激光, 2016, 43(12): 1206003.

【10】Pe''eri S, Morgan L V, Philpot W D, et al. Land-water interface resolved from airborne LIDAR bathymetry (ALB) waveforms[J]. Journal of Coastal Research, 2011(62): 75-85.

【11】Ma H C, Li Q. Modified EM algorithm and its application to the decomposition of laser scanning waveform data[J]. Journal of Remote Sensing, 2009, 13(1): 35-41.
马洪超, 李奇. 改进的EM模型及其在激光雷达全波形数据分解中的应用[J]. 遥感学报, 2009, 13(1): 35-41.

【12】Wang J H. Research on the key techniques of the airborne LIDAR data processing[D]. Wuhan: Huazhong University of Science & Technology, 2012.
王俊宏. LIDAR数据处理关键技术研究[D]. 武汉: 华中科技大学, 2012.

【13】Ye X S. Research on principle and data processing methods of airborne laser bathymetric technique[D]. Zhengzhou: PLA Information Engineering University, 2010.
叶修松. 机载激光水深探测技术基础及数据处理方法研究[D]. 郑州: 解放军信息工程大学, 2010.

【14】Wang C, Li Q, Liu Y, et al. A comparison of waveform processing algorithms for single-wavelength LiDAR bathymetry[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 2015, 101: 22-35.

【15】Liu Y X, Guo K, He X F, et al. Research progress of airborne laser bathymetry technology[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2017, 42(9): 1185-1194.
刘焱雄, 郭锴, 何秀凤, 等. 机载激光测深技术及其研究进展[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2017, 42(9): 1185-1194.

【16】Hofton M, Minster J B, Blair J B. Decomposition of laser altimeter waveforms[J]. IEEE Transactions on Geoscience & Remote Sensing, 2000, 38(4): 1989-1996.

【17】Li P C. The technology of terrain and building reconstruction using airborne full-waveform LiDAR data[D]. Zhengzhou: PLA Information Engineering University, 2015.
李鹏程. 机载全波形LiDAR数据的地形与建筑物重建技术[D]. 郑州: 解放军信息工程大学, 2015.

【18】Parrish C E, Jeong I, Nowak R D, et al. Empirical comparison of full-waveform lidar algorithms[J]. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 2011, 77(8): 825-838.

【19】Huang T, Tao B, Chen P, et al. Utilization of multi-channel ocean LiDAR data to classify the types of waveform[J]. Proceedings of SPIE, 2017, 10422: 104221I.

【20】Wang Y J, Fan C Y, Wei H L. Laser transmission and application in the atmosphere and seawater[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2015.
王英俭, 范承玉, 魏合理. 激光在大气和海水中传输及应用[M]. 北京: 国防工业出版社, 2015.

【21】Lucy L B. An iterative technique for the rectification of observed distributions[J]. Journal of Astronomy, 1974, 79(6): 745-754.

【22】Jutzi B, Stilla U. Range determination with waveform recording laser systems using a Wiener filter[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 2006, 61(2): 95-107.

【23】Wang D D, Lin Y Z, Lin P C. Comparison of signal extraction method for airborne LiDAR bathymetry based on deconvolution[J]. Acta Geodaeticaet Cartographica Sinica, 2018, 47(2): 161-169.
王丹菂, 林雨准, 李鹏程. 机载激光测深去卷积信号提取方法的比较[J]. 测绘学报, 2018, 47(2): 161-169.

【24】Ye X S, Huang M T, Ouyang Y Z, et al. Application of Raman backscattered in detecting sea level and distinguishing sea with terrene[J]. Hydrographic Surveying and Charting, 2008, 28(6): 13-14.
叶修松, 黄谟涛, 欧阳永忠, 等. 拉曼后向散射在海面检测及海面与陆地区分中的应用[J]. 海洋测绘, 2008, 28(6): 13-14.

【25】Feng S Z. Introduction of marine science[M]. Beijing: Higher Education Press, 1999.
冯士筰. 海洋科学导论[M]. 北京: 高等教育出版社, 1999.

【26】Zhu J, Zang H G, He Y, et al. Study on large dynamic range compression in airborne laser bathymetry[J]. Acta Optica Sinica, 2006, 26(8): 1172-1176.
朱坚, 臧华国, 贺岩, 等. 激光测深系统中大动态范围压缩技术的实验研究[J]. 光学学报, 2006, 26(8): 1172-1176.

【27】He X S, Zhu X, Tan X S, et al. Research on the transmission delay of laser pulse caused by the sea water scattering effects[J]. Laser & Infrared, 2001, 31(1): 19-21.
贺细顺, 朱晓, 谭雪松, 等. 海水散射引起激光脉冲传输延迟的研究[J]. 激光与红外, 2001, 31(1): 19-21.

引用该论文

Huang Tiancheng,Tao Bangyi,He Yan,Hu Shanjiang,Yu Jiayong,Li Qiang,Zhu Yunfeng,Yin Guoqing,Huang Haiqing,Zhu Qiankun,Gong Fang. Waveform Processing Methods in Domestic Airborne Lidar Bathymetry System[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2018, 55(8): 082808

黄田程,陶邦一,贺岩,胡善江,俞家勇,李强,朱云峰,尹国清,黄海清,朱乾坤,龚芳. 国产机载激光雷达测深系统的波形处理方法[J]. 激光与光电子学进展, 2018, 55(8): 082808

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